DE1671884A1 - Seewasserbatterie und Verfahren zum Regeln des Elektrolytdurchsatzes durch diese - Google Patents

Description

SeewüBserbatterie und Verfahren zum tiegeln des Elektrolytdurchsatzes

durch diese ·

Die Erfindung bezieht sich auf Seewasserbatterien bzw. auf Batterien, die mit einer Lösung betrieben werden, deren Salzgehalt etwa demjenigen des Seewassers eiisprieht. Es handelt sich dabei um Batterien mit Magnesium-Silberchlorid-Elektroden.

Es handelt sich dabei um sogenannte "zündbare" Batterien, die erst nach ihrem Füllen mit Salzlösung in Betriebszustand sind. Ungefüllt können solche Batterien sehr lange gelagert werden.

Die Betriebseigenschaften einer derartigen Batterie hängen von mehreren Parametern ab. Dazu gehören unter anderem die Durchschnittstemperatur des Elektrolyten im Inneren der Batterie, die hauptsächlich von der Temperatur des in die Batterie einfließenden Seewassers abhängt, der Salzgehalt des Elektrolyten, mit dem sich dessen Leitfähigkeit verändert, sowie der Verbrauch der Elektroden, der während des Batteriebetriebs zu einer Erhöhung des Elektrodenabstandes und damit des Innenwiderstandes der Batterie führt. Die elektrochemischen und chemischen iieaktionen im Inneren der Batterie sind weitgehend exothermer llatur und erzeugen grabe Mengen Schmutzteilchen

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und Wasserstoff.

Läßt man den Elektrolyten, d.h. das Seewasser, während des Betriebes der Batterie im Batterieinneren umlaufen, so erhält man eine wirksame Batteriekühlung. Gleichzeitig könnten der gebrauchte ElektinLyt und die bei den elektrochemischen und chemischen !Reaktionen entstandenen Verunreinigungen und Rückstände ausgeschieden werden, ohne die elektrischen Eigenschaften der Batterie zu beeinflussen. Dabei wird eine solche Batterie mit ständigem Umlauf von frischem Elektrolyt von dem Zeitpunkt an, an dem die Zelle völlig in Betrieb gesetzt ist, eine Klemmenspannung aufweisen, die mit der Zeit abnimmt. Die Klemmenspannung der Batterie kann konstant auf einem vorbestimmten Spannungswert gehalten werden, wenn eine Nächsteuerung des Elektrolytumlauf s erfolgt.

Die Leitfähigkeit des Elektrolyten nimmt nämlich zugleich mi: seiner Temperatur und seinem Salzgehalt zu. Die der Batterie zugeführte Menge frischen Elektrolyts soll deshalb derart beschränkt werden, daß die Temperatur und der Salzgehalt des Elektrolyten im Batterieinneren zunehmen, was zu einer Erhöhung der an den Batterieklemmen liegenden Spannung führt. Dabei sind jedoch zu hohe Elektrolyttemperaturen und Ansammlungen von Abfallprodukten zwischen den Elektroden unzulässig, üis bildet sich nämlich nicht nur vorteilhafterweise Magnesiumchlorid, sondern es wird auch eine große Menge Wasserstoff freigesetzt. Zusätzlich entsteht ziemlich viel Magnesiumhydroxyd. Die beiden letzten Erscheinungen wirken sich auf die elektrischen Kennwerte der Batterie ungünstig aus.

Es ist deshalb schon vorgeschlagen worden (französische Patentschrift 1 27b bö'J), die Menge des in die Batterie ein-

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flauenden frischen Elektrolyts durch ein Ventil zu regeln, das in der Abflußleitung für den gebrauchten, ins Meer abgeleiteten Elektrolyt.sitzt und von der Klemmenspannung der Batterie gesteuert ist. Gleichzeitig wird gebrauchter Elektrolyt in das Batterieinnere rückgespeist. Dadurch kann die Spannung in einem verhältnismäßig großen Temperatur- und Salzgehalt-Beiäch zufriedenstellend eingehalten werden.

Es ist auch schon bekannt (US-Patentschrift 3 012 08?), der Batterie pro Zeiteinheit eine konstante Menge gebrauchten, d.h. die Batterie bereits durchlaufen habenden Elektrolyts mit einer gewissen Seewassermenge vermischt zuzuführen, die man in Abhängigkeit von der Klemmenspannung der Batterie mengenmäßig regelt. Dabei erhält man einen pro Zeiteinheit mengenmäßig nicht konstanten Elektrolytdurchsatz. Außerdem wird der Batterie ein Teil des gesamten Elektrolytausstoßes neuerlich zugeführt, also auch mit den Ga^en und dem Schlamm, der durch die Batteriefunktion in dieser entstanden ist. Die Klemmenspannung wird nur dann aufrechterhalten werden können, wenn die Zufuhr frischen Elektrolyts sehr rasch vermindert wird. Die Betriebstemperaturen der Batterie können dann rasch auf unzulässig hohe Werte ansteigen. Da dann überwiegend bis ausschließlich bereits einmal gebrauchter Elektrolyt in die Batterie rückeingespeist wird, wird es auch zur Schmutzansammlung in der Batterie und zur Batterieverschlammung kommen. Dadurch ist ein gleichmäßiger Elektrolytumlauf und eine gleichmäßige Verteilung von Salzgehalt und Temperatur im Inneren der Batterie nicht gewähr1eistet.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei zün^:oaren Seewasserbatterien für Betriebssicherheit bei konstanter Klemmenspannung zu sorgen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

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der Batterie pro Zeiteinheit eine konstante Elektrolytmenge zugeführt wird, die sich aus zwei durch das Ventil geregelten komplementären Elektrolytmengen zusammensetzt, nämlich aus frischem Elektrolyt und bereits gebrauchtem Elektrolyt, der vor seiner iiückführung in die Batterie filtriert wird.

Erfindungsgemäß fließt also durch die Batterie eine Elektrolytmenge, die die Summe aus einer veränderlichen Menge frischen Elektrolyts und einer veränderlichen zusätzlichen Menge bereits einmal durch die Batterie geflossenen umgewälzten Elektrolyts ist, der vorher entgast und durch Filtern von seinen Schmutz- und Abfallstoffen befreit wurde. Auf diese leise ist die Batterie von einer gleichmäßigen Menge Elektrolyts mit optimalen Eigenschaften durchflossen, so daß an allen Stellen der Batterie insbesondere eine völlige Gleichmäßigkeit hinsichtlich der Temperatur, des Salzgehaltes und des Verschleißes der Elektrodenplatten gewährleistet ist.

Die Menge des pro Zeiteinheit in die Batterie rückgeführten gebrauchten Elektrolyten nimmt ab, wenn die Klemmenspannung der Batterie relativ zu einer festen Bezugsspannung ansteigt. Da die Bezugsspannung durch eine besondere Vorrichtung, z.B. eine Standardzelle, eine Vorrichtung mit stabilisierter Spannung od. dgl. geliefert werden kann, erhält man somit eine optimale Hegelung der elektrischen Betriebskennwerte der Batterie.

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Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist die Steuerung der Mengejfrischen, in die Batterie eingelassenen Elektrolyt s durch Mittel erhalten, die auf der Einlassvorrichtung für diesen Elektrolyt vorgesehen sind, wobei die Auslassöffnung für den gebrauchten Elektrolyt, zumindest nach dem Zünden der Batterie, immer frei bleibt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf Batterien mit aeewasserzündbaren Zellen, die sich insbesondere dadurch aus-' zeichnen, dass sie in einen Baum od.dgl. eingebracht sind, in dem einerseits mindestens eine Einlassöffnung für das den . frischen Elektrolyt bildende Seewasser vorgesehen ist, die Mittel zum Steuern der Menge frischen Elektrolyts aufweist, die in die Batterie in Abhängigkeit von ihren elektrischen Momentan-Betriebswerten eingelassen tird und andererseits zumindes-tyeine öffnung zum Ableiten des gebrauchten Elektrolyts, die zumindest nach dem Zünden der Batterie immer frei bleibt.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung sind diese Mittel in einer abgewandelten Ausführungsform Absperrmittel, die aus einem Elektroschieber od.dgl. mit mindestens zwei Stellungen bestehen. Unter diesen Bedingungen liegt auf der Hand, dass die von der Batterie zu ihrer Regelung entnommene Energie sehr klein sein kann.

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Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung.sind die Verschlussmittel durch Relais od.dgl. betätigt, die jeweils dann erregt werden, -wenn die an den Batteriekleminen liegende Spannung Werte erreicht, die geringfügig hoher oder niedriger als die Nennspannung sind.

• Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, dass eine Vorrichtung, ein Verzögerungsrelais od.dgl. vorgesehen ist, das beispielsweise auf die Absperrmittel einwirkt und ein schnelles Einströmen von Seewasser gewährleistet, was notwendig ist, um die Batterie bei ihrer Inbetriebnahme schnell voll "nfzufüllen. Er kann ebensogut eine zusätzliche Öffnung vorgsehen sein, die nur beim Inbetriebaehcjd der Batterie offen bleibt.

Gemäss einem anderen Merkmal der Erfindung und einer bevorzugten Ausführungsform umfassen diese Eegulierungsaittel ein in Verbindung mit einer Umwälzpumpe für den Elektrolyt stehendes Mischventil. Dieses Mischventil hat zwei Einlasse, die mit der Einlassöffnung für frischen Elektrolyt bzw. einer Einlassöffnung für den bereits gebrauchten Elektrolyt verbunden sind, der mit Salz angereichert, aufgrund saines Eintritts in die Batterie erwärmt ist und aus einer ilntgasungs- und Entschmutzungskammer auf dem durch die Batterie

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geflossenen Elektrolyt entnommen wird; das Mischventil hat auch einen Ausgang, der mit der Einlasseite der Umwälzpumpe verbunden ist, die das Elektrolytgemisch in die Batterie fördert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird das Mischventil entsprechend der Batteriespannung über eine Vorrichtung, z.B. einen Servomotor nachgestellt, der von dem Ausgangssignal eines Verstärkers gespeist wird, dessen Eingangssignal aus dem Spannungsunterschied zv/ischen einer gegebenen Bezugsspannung besteht, die beispielsweise von einer Standardbatterie oder einer von der Batterie gespeisten Vorrichtung mit stabilisierter Spannung geliefert wird, und der Spannung oder einem Teil der Spannung, die in jedem Augenblick von dir Batterie geliefert wird. Jede Spannungsverminderung gegenüber äer Bezugsspannung wirkt sich auf den Eegelr kreis: Verstärker-Servomotor-Mischventil &u _:r,- dass sich eine Erhöhung des Fördermengenverhältnisses von gebrauchtem Elektrolyt zum frischen Elektrolyt ergibt; umgekehrt friifc sich jede Spannungserhöhung gegenüber dieser Bezugsspannung auf den Regelkreis derart aus, dass das Fördennengenverhältnis von gebrauchtem Elektrolyt zum frischen Elektrolyt verkleinert wird.

Ausser den vorstehend bereits erwähnter Vorteilen, dass an allen Punkten der Batterie eine Gleichartigkeit bezüglich

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der Temperatur, des Salzgehaltes und des Verschleisses der Elektrodenplatten vorhanden ist, ist in der Batterie durch die Verwendung einer Umwälzpumpe ein Umlauf mit im wesentlichen gleichmässiger Fördermenge vorhanden; dadurch ist insbesondere {jede Gefahr beseitigt» dass durch Schmutz- oder Abfallstoffe, die sich aufgrund der chemischen und elektrochemischen Beaktionen in der Batterie gebildet haben, Verschlammungen auftreten. Ausserdem sind die zum Betrieb der Pumpe und des Servomotors des Mischventils notwendigen Energiemengen sehr gering und stehen in keinem Verhältnis zu dem für die Batterie erhaltenen Kapazitätsanstieg.

Ausserdem gewährleistet die Pumpe sofort ein in seiner Konzentration und Temperatur homogenes Gemisch aus dem frischen und dem umgewälzten Elektrolyt.

Da die Umwälzpumpe eine gleichförmige Fördermenge hat, ist ihr Aufbau ausserordentlich einfach und billig; sie kann beispielsweise elektrisch duroh einen von der Batterie gespeisten Motor oder mechanisch durch die Schraubenwelle angetrieben sein.

Andererseits ist die in der Batterie umlaufende Elektrolytmenge völlig unabhängig von der Geschwindigkeit und der Bahn des Geräts, in die die Batterie eingebaut ist.

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Ein zusätzlicher Vorteil, der sich aus dieser bevorzugten AusfÜhrungsform ergibt, besteht darin, dass der Elektrolytein- und -auslass normalerweise durch Öffnungen stattfindet, die einfach in der Seitenwand des Gerätes vorgesehen sind; folglich können diese öffnungen vor dem Inbetriebsetzen der Batterie luftdicht verschlossen werden, z.B. durch pyrotechnische Verschlüsse; dadurch ist eine Frühzündung oder eine zufällige Zündung einer Batterie unmöglich, die beispielsweise in einem Torpedo vorgesehen ist, der sich in einem versenkten Torpedoausstossrohr befindet.

Die Erfindung betrifft ausserdem als neuartige Produkte die Geräte, bei denen diese Batterien verwendet werden, und insbesondere Geräte, Torpedos od.dgl., die durch von derartigen Batterien gespeisten Elektromotoren angetrieben sind.

Desgleichen betrifft die Erfindung eine Grobregulierung, die durch intermittierenden Einlass von frischem Elektrolyt in die Batterie vereinfacht ist.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung.- Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise dargestellt, und zwar zeigen

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Pig. 1 und 2 graphische Darstellungen der Mengen ;frischen Elektrolyts, bereits gebrauchten Elektrolyts und durch eine seewasserzündbare Batterie fliessenden Gesamtelektrolyts, in Abhängigkeit von der Zeit für zwei verschiedene Salzgehalt- und Temperatur-Bedingungen;

Fig. 3 und 4 zwei Kurvengruppen, die jeweils dem

Betriebsbeginn und -ende einer durch intermittierenden Einlass von Elektrolyt regulierten Bat^+orie entsprechen, wobei die Beziehung zwischen der Menge frischen Elektrolyts und der Klemmenspannung ersichtlich ist;

Fig. 5 ein Schema eines erfindungsgemässen Regelkreises;

Fig. 6 ein Schema einer Verwendungsmöglichkeit des Kegelkreises gemäss Fig. 5 in einer erfindungsgemässen Zellenbatterie, und

Fig. 7 ein Schema für eine vereinfachte Regelung durch Betätigung eines Ventils, das den intermittierenden Elektrolyteinlass in die Batterie steuert.

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In Fig. 1 sind drei Kurven d^,cij und D-j dargestellt, die die Mengen in cnr pro Minute in Abhängigkeit von der Zeit in Minuten wiedergibt (ausgehend von dem als "Null" bezeichneten Zeitpunkt des Inbetriebsetzens und zwar für den in die Batterie eingelassenen frischen Elektrolyt, den in der Batterie bereits gebrauchten Elektrolyt und den durch die Umwälzpumpe fliessenden Gesamtelektrolyt, bei einer mit der erfindungsgemässen Vorrichtung versehenen Batterie, die mit Seewasser eines Salzgehalts von ungefähr 3,5 $> und einer umgebungstemperatur von ca. 15⁰C arbeitet. Die Menge frischen Elektrolyts nimmt nach und nach ab, während die Menge bereits gebrauchten Elektrolyts zunimmt.

In Fig. 2 entsprechen die Kurven ^ ^ ^un<* ^2 ^^en ^^ur~ ven d-j ,ci-j und D-j der Fig. 1, jedoch für einen Salzgehalt von 1 j6 und eine Temperatur von 3⁰C des die Batterie speisenden Seewassera. Die Menge gebrauchten Elektrolyts d> ist bedeutend höher als die Menge gebrauchten Elektrolyts Q/ί, derart, dass der Salzgehalt und die Betriebstemperatur der Batterie günstig sind.

In Fig. 2 ist die Klemmenspannung der auf diese Weise in Betrieb gesetzten Batterie in gleicher Weise auf V-j gebracht.

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Es ist ersichtlich, dass die Kurve V-j günstiger ist als die in den Fig. 3 und 4 gezeichnete Kurve V₂, die sich auf eine Batterie bezieht, die ähnlichen Betriebsbedingungen unterliegt, jedoch keine Umwälzpumpe aufweist.

In Fig. 3 ist für die beiden ersten Minuten der Zellenbetrieb in einer Kurve C bei offenem (Scheitel "Ov") und geschlossenem (Täler "Fe") Ventil dargestellt, das die Menge frischen, in die Batterie einfliessenden Elektrolyts steuert, sowie die entsprechenden Veränderungen der den Betrieb des Ventils bewirkenden Klemmenspannung. Die Verschlusstellung des Ventils lässt in die Batterie eine geringe Menge durch eine kleine Öffnung einfHessen, die beispielsweise in der Verschlusswand des Ventils vorgesehen ist.

In Fig. 4 sind die gleichen Kurven dargestellt wie in Fig. 3, jedoch für die 5. und 6. Betriebsminute der gleichen Zelle; daraus geht hervor, dass die Zeit, während derer das Ventil geschlossen ist, länger geworden ist als die Zeit, während derer es offen istuad dass keine Regelung mehr stattfinden kann, wenn die Batterieklemmenspannung unter den vor dem Inbetriebsetzen vorgeschriebenen Wert abgefallen ist.

Bei Verwendung einer gleichbleibenden Gesamtmenge an frischen und umgewälzten Elektrolyt ist jeder allzu hohe

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Temperaturanstieg, insbesondere bei Batteriebetriebsende, sowie jede durch die Schmutz- oder Abfallteilchen während des Betriebs der Batterie mögliche Verschlammung vermieden. Wie vorstehend bereits erwähnt, ist ausserdea aufgrund der Grleichmässigkeit der Temperatur, des Salzgehaltes, des Elektrolyts und des wechselseitigen Verschleisses der Elektrodenplatten die leistung der Batterie erhöht.

Aus dem in Fig. 5 dargestellten Schema geht hervor, dass die von der Batterie 1 gelieferte Spannung U_p an einen Spannungsve-rteiler 2 angelegt wird, der eine Ausgangsspannung u abgibt, die ein Bruchteil der Spannung U_B der Zelle

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ist (ausgehend von der Spannung oder der Masse, mit der beispielsweise die negative Klemme der Batterie 1 verbunden ist). Sine Bezugsspannung u_r, die von einer Standardzelle oder einer beliebigen Vorrichtung mit stabilisierter Spannung geliefert ist sowie die vom Spannungsteiler 2 gelieferte Spannung u_D werden an einen Spannungsdifferentialkomparator angelegt. Pas Ausgangssignal des !Comparators 4, d.h. der Spannungsunterschied zwischen der Bezugsspannung u_r und des Bruchteils u_p der Spannung IL der Batterie 1 bildet das an einen beispielsweise elektromagnetischen oder elektronischen Verstärker 5 angelegte Eingangssignal. Das leistungs-Ausgangssignal dee Verstärkers 5 wird einem Servomotor 6 zur Betätigung einee Mischventils 7 eingespeist.

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Id Fig. β ist schematised dargestellt, wie die verschiedene^ im Regelkreis gemäss Fig. 5 beschriebenen Regelorgane auf die Regelung der Batterie einwirken.

Bets Mischventil'hat zwei Eingänge 8 und 9, die mit einer Einlassöffnung 10 für frischen Elektrolyt bzw. einer Einlassleitung 11 für durch die Batterie 1 geflossener: Elektrolyt versehen sind, eine Leitung 12 und eine Entgasungsund Entschmutzungskammer 13. Die Schmutzteilchen (insbesondere Magnesiumhydroxyd) setzen sich zum !Cell in der Entschmutzungskammer 13 ab,während die Gase (insbesondere der Wasserstoff) und die restlichen Schmutzteilchen durch eine leitung 14 und eine Auslassöffnung 15, die dann ständig offen i'jt, ins Meer abgeleitet werden. Durch die Leitung 14 tritt auch eine Menge gebrauchten Elektrolyts aus, die im wesentlichen der Menge frischen, durch die Einlassöffnung 10 einfliessenden Elektrolyts entspricht. Der Umlauf des Elektrolyts ist durch eine Umwälzpumpe 16 mit nahezu gleichmässiger Fördermenge sichergestellt. Die Pumpe 16 ist beispielsweise entweder mechanisch durch die Schraubenwelle oder elektrisch durch einen Motor angetrieben, der von der Batterie 1 gespeist wird. ·

Die zum Betrieb der Regelglieder notwendige Strommenge wird der Batterie 1 entnommen.

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Da die Pumpe 16 einen Elektrolytumlauf gleichmässiger Mengen gewährleistet, ist die Einlassöffnung 10 in Form einer einfachen öffnung Torteilshafterweise in die Wand 17 des Gerätes eingebracht. Das gleiche trifft für die Auslassöffnung 15 zu. Das Gerät ist nicht so stark gebremst wie bei Verwendung eines Wassereinlasses in Form einer Kelle.

Ausserdem ist die Speisung der Batterie einerseits τοπ der Geschwindigkeit des Gerätes unabhängig, was im Fall τοπ Torpedos besonders Torteilhaft ist¹* die mit mehreren Geschwindigkeiten betrieben werden können, und andererseits τοπ der Lage des Gerätes in seiner Bahn.

Ein besonderer Vorteil, der bei Anwendung der erfindungsgemässen Vorrichtung unter Berücksichtigung der sehr einfachen Form der Öffnungen 10 und 15 er^U/bir ist, besteht darin, dass diese öffnungen-z.B. durch pyrotechnische Verschlüsse Tor dem Inbetriebsetzen der Batterie luftdicht Terschliessbar sind. Daraus ergibt sich, insbesondere an Bord Ton Unterseebooten, eine Höhere Betriebssicherheit.

Durch das Vorhandensein einer Umwälzpumpe 16 mit im wesentlichen gleiohmässiger Fördermenge kann ausserdem die Batterie 1 ohne Schwierigkeiten mit leichtem Überdruck betrieben werden; dies ist sehr vorteilhaft,·da die an den

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Batterieklemmen liegende Spannung eine steigende Funktion der relativen Druckerhöhung ist. Wenn also der Torpedo geringfügig versenkt wird, gewährleistet eine Druckerhöhung in der Batterie der GrossenOrdnung von 2 Bar eine Erhöhung der Batterieklemmenspannung \oib ca. 5 ^.

6 Das durch den Servomotor/gesteuerte Ventil 7 ist vor-

teilhafterweise ein Ventil mit drei Anschlüssen, das das Verhältnis zwischen dem gebrauchten und dem frischen Elektrolyt ständig bestimmt.

Mittels der erfindungsgemässen Vorrichtung erhält man also eine sicherere und bessere Betriebsweise eines durch eine Seewasserbätterie angetriebenen Gerätes, dessen Wirkungsweise praktisch unabhängig von der Temperatur und dem Salzgehalt des frischen Elektrolyts ist.

Bei gewissen Anwendungsgebieten unter genau vorherbe- ^ stimmten Temperaturen und Salzgehaltbedingungen, bei denen keine drehbaren Organe, wie die einer Pumpe, verwendet werden sollen, kann das Hegelsystem vereinfacht werden, indem dieses beispielsweise auf einen intermittierenden Einlass von frischem Elektrolyt beschränkt wird. Diese Regelung bleibt im Bahmen der Erfindung, da sie durch Steuerung eines in die Einlassleitung für frischen Elektrolyt eingeschalteten Schie-

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bers bewirkt wird, während die Auslassleitung zumindest nach Inbetriebsetzen der Batterie ständig offen ist, um den ständigen Abzug der Gase und der restlichen Schmutzteilchen zu ermöglichen. Eine derartige Eegelung ist durch eine sehr einfache Anordnung erzielbar, die durch die zu regelnde Batterie 1 gespeist ist, wie in Fig. 7 dargestellt ist. Die Anordnung umfasst zwei Eelais E-j und E2 mit Erregerschwelle sowie einen^; Kontakt 18 mit Selbstspeisung (Selbsthaltung) durch eine Spule 20, der in Eeihe mit einer Spule 19 des Elektromagneten zum Betätigen eines Elekr-roschiebers 21 geschaltet ist. Die Spannungsschwellen der Kontaktgeber sind im nachfolgenden Beispiel derart gewählt, dass die verschiedenen Stellungen der verschiedenen Kontakte entsprechend den Momentanwerten der an den Batterieklemmen liegenden Spannung in der nachfolgenden Tabelle zusammengefasst werden können.

V 0 0 50 Y 0 98 V 1 02 V

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ORDINAL

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In dieser Tabelle bedeuten die ansteigenden Pfeile dass die Spannung zunimmt und die abfallenden Keile (V ), dass die Spannung abnimmt.

Weiterhin ist das Eegelverniögen eines derartigen Kreises sehr gering und kann beispielsweise in der Grössenordnung von 20 Watt liegen, während die von einer betrachteten zündbaren Batterie erbrachte elektrische Leistung gewöhnlich in der GrössenOrdnung von einigen zehn kW liegt.

Zum Zeitpunkt der Inbetriebsetzung der mit einer Regelvorrichtung gemäss der vorstehend beschriebenen versehenen Batterie ist der üilektrosehieber offen, da das Relais R-] offen ist, weil die an den Batterieklemmen liegende Spannung noch Null ist; das Wasser füllt also die Batterie sehr schnell und deren Spannung nimmt zu; das Relais E-j schliesst sich, wenn die Spannung beispielsweise 50 % der Nennspannung übersteigt. Unter diesen Bedingungen schliesst sich der Schieber, die Spannung nimmt weiter zu, desgleichen der Salzgehalt und die Temperatur des Elektrolyts, bis die an den Batteriekleismen liegende Spannung z.B. 102 # der Nennspannung übersteigt und dann das öffnen des Elektroschiebers betätigt (vgl. obige Tabelle); in diesem Augenblick verdrängt frischer Elektrolyt den Elektrolyt aus der Batterie und senkt die Temperatur und den Salzgehalt des Elektrolyts in der Batterie, also auch

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die an seinen Klemmen liegende Spannung, "bis diese unter 98 £ V_n abfällt. Zu diesem Zeitpunkt schliesst sich der Elektroschieber unter der Einwirkung des Eelais E2 (vgl. obige Tabelle), die Spannung steigt von neuen, desgleichen die Temperatur und der Salzgehalt des Elektrolyts und dieser Vorgang wiederholt sich, wie in den Fig. 3 und 4 durch die Kurve C dargestellt, bis zum Entladungsende der Zelle.

_v Es kann auch vorteilhaft sein, zum Zeitpunkt des Infetriebsetzens der Batterie eine¹ gewisse Verzögerung beim Schliessen des Elektroschiebers 7 vorzusehe.n, weil - wie vorstehend ersichtlich - die Spannung sehr schnell zunehmen kann, z.B. innerhalb einer Sekunde, während das Füllen der Batterie länger dr^ern und insbefonf^e von den Startbedingungen des Gerätes abhängen kann. Dies ist durcn IL "^halten eines (nicht dargestellten) Verzögerungsrelais erzielbar, das z.B. auf 4 oder 5 Sekunden eingestellt und in Beihe mit dem Spei-!· sestrom der Spule 19 geschaltet ist· Dieses Verzögerungsrelais kann ein mechanisches Eelais sein, das arbeitet, wenn das Gerät ins Wasser kommt oder ein elektrisches Eelais, das beispielsweise parallel zu den Klemmen der Batterie gespeist und gleichzeitig mit dieser ic Betrieb gesetzt wird.

Ausaerdem kann der Schieber 21 derart beschaffen sein, dass ständig eine begrenzte Menge frischen Elektrolyts Is

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die Batterie eingelassen wird, selbst wenn der Schieber geschlossen ist. Zu diesem Zweck kann z.B. eine kalibrierte Öffnung in der Verschlussklappe des Schiebers vorgesehen sein.

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Verfahren zum fiegeln des Elektrolytdurchsatzes durch eine zündbare Batterie, insbesondere durch eine mit Magnesium-Silberchlorid-Elektroden ausgerüstete Seewasserbatterie, deren Klemmenspannung ein Ventil steuert, das die Zufuhr frischen Elektrolyts regelt, der zusammen mit bereits gebrauchtem Elektrolyt der Batterie zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterie pro Zeiteinheit eine konstante Elektrolytmenge zugeführt wird, die sich aus zwei durch das Ventil geregelten komplementären Elektrolytmengen zusammensetzt, nämlich aus frischem Elektrolyt und bereits gebrauchtem Elektrolyt, der vor seiner .Rückführung in die Batterie filtriert wird.

   2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des pro Zeiteinheit in die Batterie rückgeführten gebrauchten Elektrolyten abnimmt, wenn die Klemmenspannung der Batterie relativ zu einer festen Bezugsspannung ansteigt.

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   ΝβΙΙΘ Unterlagen (Art. 7 S l Abs. 2 Ur. I .SjU 3 des Andunincjsgee. v. 4. '

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   3. Verfahren nach Anspruch 2, daduch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung von einer Normalzelle oder einer Vorrichtung mit stabilisierter Spannung geliefert wird.

   4. Seewasserbatterie mit Magnesium-Silberchlorid-ülektroden zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem in der Zuführleitung für den frischen Elektrolyt angeordneten, von der Klemmenspannung der Batterie geregelten Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) zusätzlich in der Rückführleitung (11) für bereits gebrauchten Elektrolyt zur Batterie (1) als Hegelorgan sitzt.

   5. Batterie nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das· Ventil (7) für die Regelung der Zufuhr frischen Elektrolyts einen Elektroschieber mit mindestens zwei Begelstellungcn aufweist.

   6. Batterie nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) durch Beiais (H₁, H) betätigbar ist, deren Ansprechspannung geringfügig über bzw. unter der Batterienennspannung liegt.

   7· Batterie nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß durch fiegelung des Ventils (7) die Zufuhr gebrauchten Elektrolyts erhöht ist, wenn die Klemmenspannung der Batterie (1)

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   kleiner ist als 98# ihrer Kennspannung.

   8. Batterie nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß durch Hegelung des Ventils (7) die Zufuhr gebrauchten Elektrolyts verringert ist, wenn die Klemmenspannung der Batterie (1) größer ist als 102^ ihrer Kennspannung.

   9. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (1) bzw. das Ventil (7) mit einem Hilfseinlaß für die ständige Zufuhr einer begrenzten Menge frischen Elektrolyts versehen ist.

   10. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß für die schnelle Füllung der Batterie (1) mit frischem Elektrolyt zu Beginn ihres Betriebes ein vorzeitiges Ansprechen der Regelung durch das Ventil (7) verhinderndes Verzögerungsrelais vorgesehen ist.

   11. Batterie nach einem der Ansprüche 4 bis 1O₉ dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) ein Mischventil ist, das zwei Einlasse (8,9) für die Zufuhr von frischen bzw. gebrauchtest Elektrolyt hat, von denen der eine (8) mit einem Frischelektrolyteinlaßs (10) und der andere (9) über einen Entgasungs- und Entschlammungsfilter (15) mit der Ausstoßleitung (12) der Batterie (1) für gebrauchten Elektrolyt

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   verbunden ist, und daß zwischen Ventil (7) und Batterie (1) eine pro Zeiteinheit konstante Elektrolytmengen durch das Ventil (7) ziehende und in die Batterie (1) drückende Umwälzpumpe (16) eingeschaltet ist.

   12. Batterie nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb der Umwälzpumpe (16) durch von der Batterie (1) gelieferte Energie erfolgt.

   . 13· Batterie nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ventil (7) über einen Servomotor (6) betätigt ist, der an einen Verstärker (5) angeschlossen ist, an den als Eingangssignal eine Spannungsdifferenz gelegt ist, die zwischen der Klemmenspannung der Batterie (1) oder einen festen Teil (U ) davon und der Spannung (U ) einer Normalzelle (3) öder einer Vorrichtung mit stabilisierter Spannung besteht·

   14· Batterie nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Absinken bzw. Ansteigen der Vergleichsspannung (U ) relativ zur festen Bezugsspannung (U) Über den Regelkreis (5*6,7) ijeweils eine Vergrößerung bzw. eine Verkleinerung der Verhältnisaahl zwischen pro Zeiteinheit zugeführter Mengt gebrauchten und frischen Elektrolyts erfolgt.